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Chantier nautique alternatif du Centre



La propulsion électrique

L'avenir de la propulsion électriqueLe premier bateau électrique a été inventé en 1881 par le chimiste parisien Gustave Touré, mais l’utilisation du moteur électrique dans le nautisme reste marginale, plutôt réservée aux bateaux promenade, ou de petite taille destinés à la location ou à la pêche.
Pour autant les particuliers possesseurs de voiliers ou de cabiniers de taille moyenne (en dessous de 12 mètres) et poids conséquent mais raisonnable (en dessous de 10 tonnes), ont-ils la possibilité de transformer leur embarcation en propulsion électrique ou hybride ?
C'est l'enjeu de ce dossier...



GENERALITES
Le rendement mécanique d'un diesel moderne

Il est de l'ordre de 35 % maximum !
Cela s'explique par le fait que l'énergie du carburant est transformée en :
- 30 % environ en énergie mécanique (couple)
- 30 % en chaleur dissipée dans l'échappement
- 30 % de chaleur évacuée dans le circuit de refroidissement
- 10 % de chaleur rayonnée dans la cale moteur...

La propulsion électrique intégrale
Nous l'avons vu avec les quelques réalisations présentées sur ce site, la propulsion électrique est aujourd'hui en passe d'être maîtrisée, même sur des bâtiments de taille quelquefois importante.
Pourquoi, à l'occasion du reconditionnement ou du changement de son moteur, ne pas sauter le pas ?
Selon les promoteurs de cette option, cela présenterait quelques atouts, en plus des améliorations sur l'impact environnemental (bruit, pollution de l'air, pollution de l'eau...) :
- un gain de place (un moteur électrique est toujours plus petit que son homologue thermique),
- un gain de poids moteur (même si cela dépend du poids total du parc de batteries),
- des réservoirs carburant pouvant être reconditionnés pour un autre usage (eaux grises ou noires...).
- un coût d'exploitation inférieur tant au niveau de la propulsion que de l'entretien.
- une indépendance énergétique presque complète pendant la belle saison (selon usage, surface de capteurs, technique et capacité de stockage de l'électricité produite).
De plus en plus de chantiers navals se disent aujourd'hui capables de réaliser ce type de transformation.

Comment cela fonctionne
Un bon schéma valant tous les discours...

Comparatif moteur thermique moteur électrique

Shéma ensemble moteur électrique bateau


Les moteurs
Petit préalable électro-technique
La puissance nominale d'un propulseur électrique est fournie par la formule P (en Watts)= U (en Volts) x I (en Ampères).
Il ne faut pas confondre cette puissance théorique avec la puissance réelle transmise à l'hélice (ou PH).
En réalité, PH = P x Rd est la résultante de la puissance nominale multipliée par le rendement (Rd).
Pour mieux comprendre, le rendement d'un moteur électrique à courant continu n'est que de l'ordre de 70 à 88 % à cause 3 types de pertes spécifiques :

- La "perte Joule"
selon la formule P = RI² exactement comme pour un moteur thermique, elle correspond à la puissance dissipée par son échauffement lors du fonctionnement (au minimum 60° C à régime soutenu) ; mais cela a également pour conséquence une augmentation de la résistivité (résistance) des matériaux conducteurs (cuivre le plus souvent) qui oblige donc à une ventilation forcée du moteur...

- Les "pertes mécaniques"
essentiellement dues aux frottements des charbons sur le rotor (pour les moteurs DC), mais également aux roulements amont et aval du moteur, aux bagues d'étanchéité du moteur (le stator est également l'arbre porte hélice)...

- Les "pertes magnétiques"
(appelées également "pertes fer"), elles sont dues à l’hystérésis (champ rémanent) et aux courants de Foucault (courant induit dans le fer)...

Ce petit préalable évitera au néophyte de se laisser emballer par des docs fournisseurs et d'aboutir immanquablement à des déceptions en poussée.

Depuis 2010, une nouvelle génération de moteurs électriques dédiés à la propulsion marine sont proposés aux plaisanciers.
Il s'agit d'engins développant jusqu'à 30 kW à l'arbre, ce qui correspond à environ 100 CV * (en équivalent thermique), alors que la précédente génération butait sur les 10 kW (environ 33 CV * d'équivalent thermique).
(*) Pour être plus clair, il s'agit du couple obtenu à l'arbre à capacité énergétique primaire (gasoil ou électricité) équivalente.

Synchrone ou asynchrone ?
Le moteur synchrone
Il se compose, comme le moteur asynchrone, d'un stator et d'un rotor séparés par un entrefer. La seule différence se situe au niveau de la conception du rotor qui est constitué d'un aimant permanent alimenté par un courant continu, et de l'usage de balais.
La vitesse du moteur synchrone est constante quelle que soit la charge.
Le couple moteur est proportionnel à la tension à ses bornes.
Enfin, pour son démarrage, le moteur synchrone nécessite un système d'excitation.

Le moteur asynchrone (ou à induction)
est un moteur à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor (brushless).
Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de rotation du rotor de ces moteurs n'est pas exactement déterminée par la fréquence des courants qui traversent leur stator.
Le moteur asynchrone est le plus utilisé dans l'industrie pour son coût de fabrication, sa facilité de maintenance, et sa bonne adaptation à la variation de vitesse.
Au-delà de quelques kiloWatts, les moteurs asynchrones sont uniquement alimentés par des systèmes de courants triphasés.

Question technique
pour résumer, 2 types de moteurs sont disponibles :
- la gamme DC à excitation,
- la gamme AC asynchrone à induction.

gamme DC à excitation
Voltage d'alimentation de 24 à 96 Volts selon modèles.
Puissance de 1 à 30 kW.
Vitesse de rotation de 1200 à 3500 t/mn.

Moteur électrique pour bateau DC

gamme AC asynchrone à induction
A noter que les nouveaux modèles (in-bord ou hors bord) basse tension permettent d'économiser 40 % d'énergie avec un rendement d'environ 88 % ; ils sont donnés pour au moins 3000 heures de fonctionnement garanti par an sur 15 ans (soit 45.000 heures).
Pour les curieux de technique, ces moteurs sont équipés de rotor à cage en cuivre avec angle de décalage, rectifiés, ignifugés, équilibrés et traités avec un vernis hautes températures.
Sont associés aux rotors de ces moteurs un codeur 64 ou 80 pulses par tour, ce qui permet, via le variateur (système Féliot, Golden-Motors...par exemple) un fonctionnement optimisé.
De plus, chaque paramètre (vecteur de tension, courant, fréquence, glissement, rendements, perte Fer...) est recalculé en temps réel par le microprocesseur du variateur pour doser le courant et la tension moteur dans l'optique d'une meilleure performance et de l'abaissement de la température à 60° C, gage d'une longévité multipliée par 4.
Plusieurs modèles sont particulièrement adaptés aux coques planantes, semi-rigides ou les multicoques.

Voltage d'alimentation de 48 à 96 Volts selon modèles.
Puissance de 3 à 30 kW.
Vitesse de rotation de 1750 à 3000 t/mn.

Moteur électrique AC pour bateau

Le handicap de ce type de propulsion reste le réservoir à énergie ; en réalité actuellement, il faut compter quelquefois le tiers du poids du bateau en batteries classiques, pour disposer d'une autonomie convenable ; mais malgré un prix encore dissuasif, les batteries au Lithium soulagent singulièrement cet inconvénient (voir page sur les batteries marines) et de nouvelles technologies sont en cours de test (batteries au graphéne ou à l'aluminium)...
Autre problème de taille, où les caser ?

Les charbons des moteurs à courant continu
Les moteurs à courant continu comportent des pièces dites « d’usure » (système balais-collecteur) qui nécessitent une maintenance régulière,
C'est un élément très sollicité, dont l'usure se matérialisent sous la forme de micro-particules de carbone, qui vont encrasser le rotor, et accessoirement tout ce qui est à proximité du moteur (platine de contrôle et d'asservissement y compris) ; c'est d'ailleurs la cause de panne la plus fréquente sur ce genre d'équipement.
En préventif, et dans cette application marine, mieux vaut éviter les moteurs à charbons !

Comment faire varier la vitesse ?
Sur un moteur asynchrone, nous avons vu que l'on peut piloter la vitesse de rotation en intervenant sur :
- le nombre de paire de pôle (moteur à deux vitesses par exemple), couramment de 2 à 16,
- le glissement du moteur (moteur à bague),
- la fréquence du réseau d'alimentation.
Les moteurs qui nous intéressent utilisent le plus souvent la variation de la fréquence pour intervenir sur la vitesse de rotation ; grâce à des variateurs électroniques.
Cela se fait sans perte de puissance, en jouant sur la fréquence et donc la vitesse de rotation du champ tournant au niveau du stator. Pour conserver le couple moteur, ce qui est l'idéal, il faut que la tension du moteur se modifie avec la fréquence dans un rapport constant.
En effet, le couple est lié à la fréquence, la tension et le courant par la formule :
C ~ (U/f) x I
C = couple moteur [Nm].
U = tension du réseau [V].
I = courant absorbé par le moteur [A].

Principe et fonctionnement du variateur de vitesse
Le variateur de vitesse est composé essentiellement :
- d'un redresseur qui, connecté à une alimentation triphasée (dans le cas d'un générateur embarqué), produit une tension continue à ondulation résiduelle (le signal n'est pas parfaitement continu). Le redresseur peut être de type commandé ou pas,
- d'un circuit intermédiaire agissant principalement sur le "lissage" de la tension de sortie du redresseur (améliore la composante continue). Le circuit intermédiaire peut aussi servir de dissipateur d'énergie lorsque le moteur devient générateur,
- d'un onduleur qui engendre le signal de puissance à tension et/ou fréquence variable(s),
- d'une électronique de commande pilotant (transmission et réception des signaux) le redresseur, le circuit intermédiaire et l'onduleur.

Le variateur de vitesse est principalement caractérisé selon la séquence de commutation qui commande la tension d'alimentation du moteur ; soit :
- les variateurs à source de courant (CSI),
- les variateurs à modulation d'impulsions en amplitude (PAM),
- les variateurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM/VVC).

Sur la plupart des variateurs de vitesse, il est possible d'inverser automatiquement le sens de marche :
- soit par inversion de la consigne d'entrée,
- soit par un ordre logique sur une borne,
- soit par une information transmise par une connexion à un réseau de gestion.

En conclusion, le pilotage du moteur au moyen d'un variateur de fréquence et de tension offre l'avantage de la limitation du courant de démarrage (de l'ordre de 1,5 fois le courant nominal, seulement) ainsi qu'un couple relativement constant quelle que soit la vitesse du moteur.

Protection IP du moteur
Le niveau de protection d'une machine ou d'un équipement est défini par son IP (Indice de Protection) et d'un nombre à 2 chiffres.
Prenons le cas d’une machine de classe IP 55, pour exemple :
Le premier chiffre 5 : certifie que la machine est protégée contre la poussière et contre les contacts accidentels ; c.a.d : pas d’entrée de poussières en quantité nuisible, aucun contact direct avec des pièces en rotation.
Le second chiffre 5 : certifie que la machine est protégée contre les projection d’eau dans toutes les directions provenant d’une lance de débit 12,5 l/min sous 0,3 bar à une distance de 3 m de la machine ; c.a.d : pas d’effet nuisible de l’eau projetée sur la machine pendant son fonctionnement

Classe d'isolation du moteur
Les isolants sont, d’après IEC 85, répartis en différentes classes.
Pour chacune de ces classes est définie une température qui fixe la limite supérieure du domaine d’emploi des isolants de la classe considérée leur garantissant une durée de vie acceptable dans les conditions normales de service.
Un dépassement de cette limite de 8 à 10 K réduira de moitié à peu près la durée de vie des isolants. L’isolation de l’enroulement d’un moteur fixe l’échauffement aux points les plus chauds de ce dernier par rapport à la température ambiante prise comme référence à 40°C maximum.
En cas de fonctionnement à une température ambiante supérieure, la puissance nominale d’utilisation doit être réduite.
Par exemple, les moteurs 2 EC® sont isolés classe F avec un échauffement limité à la classe B, ce qui leur confère une réserve thermique d’environ 25 %.


Le câblage
Compte tenu de l'importance des intensités qui circulent, les pertes dans les câbles sont conséquentes surtout sur des voltages faibles (24 V à 96 V le plus souvent).
C'est la norme NFC 15-100, qui définit les sections à mettre en oeuvre.

Problème :
Si l'on trouve couramment des abaques pour des tensions de 12 V et en 220 ou 380 V, cela devient plus problématique pour des tensions intermédiaires ; il faut donc passer par des calculs.

Sacrée loi d'Ohm !
Les câbles électriques sont généralement en cuivre, un métal considéré comme un excellent conducteur. C'est vrai sur les courtes distances, mais dès que la longueur devient importante, la perte par effet Joule (échauffement) n’est pas négligeable surtout pour de fortes intensités.

La résistivité
La résistivité d'un métal est exprimée en Ohm-mètre (O.m). Par ordre décroissant, les meilleurs conducteurs électriques sont l'argent, le cuivre, l'or et l'aluminium ; par contre l'air est un bon isolant, sa résistivité est d'environ 3.109 Ohm.

éléments résistivité (nΩ.m)
Ag 16
Cu 18
Au 22
Al 30
Fe 104
Ni 130
Sn 142

La résistance R d'un conducteur (aptitude à s'opposer à la conduction) est donnée par la formule
R = ? L / s
- ? = résistivité,
- L = longueur du conducteur
- s = sa section.
Ainsi, lorsque la longueur augmente, la résistance augmente aussi et pour une intensité I donnée, la perte par échauffement (P = R I2) également ; pouvant aboutir à la fonte du fil.
C'est l'augmentation de la section qui permet de limiter ces pertes et d'éviter les catastrophes !

Voici un tableau récapitulatif des sections conseillées en fonction des longueurs et des intensités dans le cas de câbles en cuivre :

Section
câble
(mm²)
intensité recommandée (A)
2,3 4,6 6,8 9 11,5 13,5 16 18 20 23 27 32 36 41 45 55 64 73 82
1,5 100 50 33 25 20 17 14                        
2,5 165 84 57 43 34 29 24 21 19                    
4 265 135 90 63 54 45 39 34 30 27 23                
6 395 200 130 100 80 66 56 49 44 39 32 28              
10   335 225 170 135 110 96 84 75 68 56 48 42 38 34        
16   530 355 265 210 180 155 135 120 105 90 76 67 60 54 45 38    
25     565 430 340 285 245 210 190 170 140 120 105 94 84 70 60 53 47
(à l'intersection de l'intensité et de la section, vous lirez la longueur de câble maximum conseillée pour ne pas trop subir d'échauffement)

Pour simplifier les choses :
Voici une formule ampérique qui permet d'approcher les choses :
S = 0,34*I ou S = 0,68*P pour une longueur de 100 m et une chute de tension de 3%
s = section du câble en mm2
I = courant nominal absorbé par le moteur en Ampére
P = puissance mécanique du moteur électrique asynchrone.
- un moteur de 10 kW avalant 200 A en 48 V devra être câblé avec une section minimum de 68 mm2 qu'il vaut mieux sur-dimensionner en 120 mm2 ; en effet, l'effet Joule va créer un échauffement d'environ 45° C, ce qui va aboutir à une chute de tension et une puissance perdue.

Attention !
- La longueur à prendre en compte est celle de l'aller et du retour entre la source d'énergie (pack-batteries, génératrice...) et l'élément consommateur (moteur dans notre cas) !
- L'importance de la qualité des connecteurs et de leur sertissage sur les câbles est primordiale.



LES VEDETTES RAPIDES Le bateau à propulsion électrique de LTS Marine
LTS Marine, société Québecoise fondée au printemps 2009 à Laprairie dans la région de Montérégie (rive sud du fleuve Saint-Laurent - Canada), a mis au point un nouveau modèle de bateau électrique non polluant, silencieux mais suffisamment puissant pour exercer le ski nautique.
Ce prototype 100 % électrique est le résultat du travail des trois personnes qui composent LTS Marine : Michel Soucy, Bruno Tellier et Jean-François Lavigne, en partenariat avec Nautique-Montreal Classic Boatworks, l’Agence de l’efficacité énergétique du Québec et Eltek Valere.

Le moteur
Le moteur électrique qui l'équipe est fabriqué par la compagnie Canadienne TM4, partenaire entre autre, d’Hydro-Québec spécialisé dans la conception et la production de chaînes de traction électrique destinées aux industries de l’automobile et du transport avancé.
Le pack-moteur du bateau électrique LTS Marine Le modèle choisi offre une puissance de 154 kW/ 74 kW (206 HP/ 100 HP), ce qui assure facilement la traction d'un skieur en slalom.
Ses batteries ont une autonomie d'environ 20 miles à la vitesse de 15 miles à l’heure et demandent environ quatre heures, pour se recharger.
La vitesse de pointe peut atteindre 50 miles/h, soit 80 km/h.

Sécurité
Le contrôle du système est assuré par un ordinateur de bord pour une sécurité accrue des utilisateurs :
- un système de gestion de la charge avertit le pilote pour lui permettre de revenir s’amarrer en lieu sûr, avant que le pack batterie soit totalement déchargé.
- un système de gestion du bateau avec capteur d’inclinaison coupe l’alimentation du système de puissance si l’embarcation chavire.
- un système de fusible conventionnel protège l’équipement électrique contre une sur-alimentation.
- l'isolation du châssis du bateau du système haute tension évite tout dommage aux passagers si un câble haute tension venait à toucher la coque.

Caractéristiques
Longueur avec plage de bain : 6,45 m
Longueur sans plage de bain : 5,94 m
Distance entre crochets de levage : 5,4 m
Largeur : 2,31 m
Poids : 1170 kg
Tirant d’eau : 0,56 m
Nombre de personne max : 6.


LES PROPULSIONS HYBRIDES
Il existe 2 types principaux de propulsion hybride :
- les hybrides série :
le moteur électrique entraîne l'arbre tandis que le moteur thermique entraîne une génératrice qui recharge les batteries.
Dans cette configuration, seul le moteur électrique sert à la propulsion. on peut parler de propulsion électrique à prolongateur d’autonomie ou « range extender ».

- les hybrides parallèles :
2 moteurs (thermique et électrique) sont reliés à la transmission et les mouvements des deux moteurs sont raccordés au même arbre.

Nous sommes en train de constituer un groupe de travail sur l'adaptation de ces technologies - devenues courantes sur les véhicules terrestres - à nos bateaux :
- les moteurs électriques existent, dans les puissances (11 à 33 kW) qui nous sont nécessaires et à des prix devenus accessibles,
- les prix et la fiabilité des batteries se sont améliorés,
- la solution hybride implique le recours à moins de batteries (lithium généralement) que l'électrique intégral, et diminue d'autant ce poste pénalisant le coût du projet,
- on a accès à une gamme suffisamment attractive de groupes générateur diesel,
- Les roufs de nos bateaux offrent des surfaces intéressantes pour y installer des équipement photovoltaïques devenus performants et moins onéreux (330 W l'unité pour moins de 1 € du Wc),
- en y couplant un système de recharge à quai sur prise faible intensité (6 à 10 A), matériel que nous sommes nombreux à déjà posséder à bord, le dispositif global couvre de nombreuses possibilités.

Si vous êtes intéressé pour travailler "activement" sur ce projet, n'hésiter pas à nous contacter.
(phraseurs théoriciens de forum nautique et curieux attendant de nous des solutions toutes faites, passez votre chemin !)



"L'Ecotroll" une vedette mixte équipée de propulsion hybride
Le bateau à propulsion hybride d'Eric Brossier Nous avions suivi avec intérêt les aventures du désormais célèbre navigateur-chercheur Eric Brossier, à travers plusieurs reportages relatant un long séjour de près de 6 ans dans l'Arctique à bord du "Vagabond" dans des conditions extrèmes.
Il a testé la navigation à propulsion hybride sur nos eaux intérieures.
C'est sur "Ecotroll" qu'il a fait route avec France sa compagne et Léonie (3 ans), Aurore (5 mois) leurs enfants.
France Pinczon du Sel et Eric Brossier vivaient depuis 10 ans à bord de "Vagabond", leur voilier polaire.
Accompagnés de scientifiques, de cinéastes, d’aventuriers, d’artistes… ils ont sillonné et observé l’Arctique, pour mieux comprendre cet océan menacé, et pour témoigner.
Partis de Lyon en avril 2010, l'équipage a déjà parcouru 640 km et 159 écluses sur les rivières et canaux de France au moteur électrique, avant de rejoindre le Groenland.

Sa propulsion est assurée par deux systèmes hybrides parallèles Nanni Diesel dont chaque moteur diesel de 60 CV se trouve sur la même chaîne cinématique que la propulsion électrique délivrant une puissance de 7 kW.

L'énergie nécessaire à la traction est produite alternativement par la combinaison de 10 m2 de cellules photovoltaiques et d'un "kite" de 40 m2 (voir page sur les voiles et cerfs volants de traction) pour les allures sous le vent ; une manière harmonieuse d'épargner les énergies fossiles en répondant de façon concrète à l’objectif d’une navigation écologique, vraiment économique (moins de ½ litre de gazoil au mille parcouru pour l’ensemble des deux moteurs thermiques) et « Long Range » (à long rayon d'action) d’un bateau à moteur.

Pour être (presque) complet sur ce type de bateau électrique, il est utile de signaler que les sociétés "Haines" et "Nautiner" fabriquent quelques bateaux électriques de plaisance (voir plus bas).


LES CABINIERS (eaux intérieures)
Le "De Larti"

Ce coche de plaisance habitable à fond plat, appartenant à Jean-Claude Lartisien, est un “Espade” classique de 11,50 m construit en 1988, que son propriétaire a fait transformer par « Bourgogne Electro Marine » et « EMC » en bateau électro-solaire au cours de l’année 2008.
Son générateur électrique est mixte, constitué de 8 panneaux solaires photovoltaïques de 100 W et de deux éoliennes.
Sa propulsion hybride fait appel :
- soit au moteur électrique de 10 kW en 48 V DC,
- soit à l’ancien moteur thermique diesel Nanni (38 kW), lequel peut être embrayé à la demande rapidement, en cas de besoin, à l’aide d’un dispositif mécanique ingénieux.
L’autonomie électrique actuelle (8 batteries classiques de 12 V au plomb en 200 Ah), soit 400 Ah en 48 V, et l'apport des panneaux photovoltaïques permettent environ 6 heures de navigation (passage d'écluses compris) sur canaux par jour à une vitesse moyenne d’un peu plus de 5 km/h, ce qui est suffisant sur ce type de voie d'eau.

Banc d'essai
– variateur réglé sur 100 A (graduation manette à 50 %) la vitesse est de 3,2 km/h,
– variateur réglé sur 120 A (graduation manette à 58 %) la vitesse est de 4,5 km/h,
– variateur réglé sur 150 A (graduation manette à 65 %) la vitesse est de 5,8 km/h.
En début de journée, à pleine charge, le contrôleur des batteries indique 52,5 volts et 46 volts en fin de navigation.
NB : les chiffres notifiés doivent être modulés par le fait que la platine de commande était déprogrammée au moment de ce banc d’essai.
Motorisation électrique sur Espade
Jean-Claude Lartisien et son "Espade" modifié en électro-solaire

Ensemble de panneaux photovoltaïques sur rouf
Les 8 panneaux photovoltaïques installés sur le roof.
Ensemble de propulsion marine diesel / électrique
Dispositif de propulsion hybride (électrique / diesel) ses batteries et son contrôleur.


La vedette fluvio-maritime "Nautiner 40 "
Cette vedette électrique en polyester de catégorie "C" mesure 11,8 m par 3,5 m et pèse 11 tonnes.
Elle est propulsée par un moteur électrique HPVE AC 35 américain piloté par un contrôleur CURTIS ; il est équipé d'un réducteur APEX de 1/4 afin de faire tourner le moteur dans sa meilleure plage de rendement (2000 à 4000 tours/mn).
Pour la propulsion, l'énergie est assurée par 32 batteries lithium Phosphate de 400 Ah en série (nominal 3,2 V) soit une tension de 102 Volts, ce qui correspond à une puissance embarquée de 40 kWh.
Pour les servitudes un pack de 8 autres batteries de 400 Ah également fournissent du 24 V, pour une puissance d'environ 10 kWh.
Un chargeur en 24 V de 3 kW recharge ce pack.
Les packs-batteries sont contrôlées par 2 BMS Elithion, qui affichent en permanence sur tablette tous les paramètres de chaque élément de batterie.
Ses précédents propriétaires annoncent une consommation moyenne en fluvial de 4 à 5 kW/h ce qui autorise environ 2 jours de navigation.
La vitesse moyenne de croisière va de 6 à 8 noeuds.
La vitesse de pointe sur lac est de 30 km/h.
Cette autonomie peut être augmentée en mettant en service un groupe électrogène Fischer Panda de 12 kW pour alimenter le moteur et recharger les batteries.
2 chargeurs en 100 V sont installés (l'un de 8 kW qui peut être réduit à 3 kW pour charger à quai et un autre de 6 kW - 100 V en secours.


Le bateau de location électrique de Haines
Le bateau électrique 34 Electra de Haines Il s'agit d'un modèle de 34 pieds nommé "Electra", qui a été exploité pendant quelques années par la société de location "Rives de France" avant d'être remotorisé en diesel.

Spécifications
Catégorie : bateau de plaisance fluvial
Couchages : 4 + 2
Pilotage : double intérieur et extérieur
Coque : polyester
Longueur : 10,5 m
Largeur : 3,77 m
Tirant d'air : 2,8 m
Tirant d'eau : 0,8 m
Motorisation électrique : 15 kW en 96 V
Batteries : au Gel
Autonomie : 6 heures
Recharge : par prise de quai
Constructeur Haines (GB).


Les bateaux electro-solaires de Naviwatt
Yannick Wileveau de Naviwatt s'est lancé dans l'équipement de bateaux en aluminium, dotés de propulsion tout électrique, pour les particuliers.
C'est le cas du "Gladys", un narrowboat construit par le chantier naval CNA Yachting de Quimperlé.
Ses 25 m2 de panneaux photovoltaïques, installés sur le toit sont sensés lui assurer l'autonomie suffisante pour l'utilisation de son propriétaire.
Capteurs : 25 m2.
Batteries : au plomb étanches (sans entretien)
Motorisation : 10 kWh en 48 Volts.


Le catamaran électro-solaire de Peter van Elslander CATAMARAN ELECTRO-SOLAIRE sur MESURE
Le "Lisa"

Il s'agit d'un prototype réalisé par le belge Peter van Elslander en 2015.
Il est descendu de Gand (Flandre Orientale - Belgique) début juin 2015 vers le sud de la France pour Aigues-Mortes où il a hiverné puis est reparti début avril 2016 vers Bordeaux, en faisant une incursion sur le Lot, avant retour vers la Belgique, uniquement mu par l'énergie solaire (sans jamais avoir recours à un chargement à quai) pour valider son concept.
Fort de son expérience, Peter propose de réaliser sur mesure des bateaux catamarans électrosolaires autonomes avec l'agencement et le confort adaptés à votre projet et à votre budget.Peter van Elslander à bord du Lisa

Groupe électro-propulseur
- 2 moteurs hors-bord électriques de 4 kW en 48 V.
- 18 m2 panneaux photovoltaïques de 300 W x 9, soit 2,7 kW crête
- une batterie tampon au Lithium de 160 Ah en 48 V.
Nous n'évoquerons pas la marque de ses moteurs car le fournisseur n'a pas daigné s'intéresser à son projet, en faisant un geste commercial pour encourager son entreprise et lui a vendu au prix fort !

Le bateau
Catamaran de 12 mètres avec flotteurs en polyéthylène (*).
- largeur : 4,42 m
- tirant d'air : 3,45 m mais peut être descendu.
- tirant d'eau : 65 cm (avec les dérives) mais possible de retirer les dérives pour amarrer n'importe ou...
Le poste de commande du Lisa (*) Le polyéthylène un des polymères de synthèse les plus simples et les moins chers appartenant à la famille des polyoléfines ; comme le verre, l'acier et l'aluminium, il est recyclable à volonté.
Structure en aluminium à base de pylones 3 tubes de type "portant de scène".
Poids : 2 tonnes + lest d'une tonne
Consommation électrique : 600 Wh à 5 km/h (en conditions normales, sans vent ni courant significatif).
Coût énergétique / masse (à cette vitesse) : 0,2 kW/ tonne.

Equipements à bord
- Congélateur 220 V,
- plaque de cuisson électrique...
- bouilloir électrique,
- grill électrique,
La toiture solaire du Lisa - outillage électroportatif...
(tous en auto-alimentation).

Contact
Site : captain sunset (facebook)
Captain Sunset Explorations
Tel : 06 47 40 79 63
petervanelslander@hotmail.com
+(32) 476 37 57 51


LES VOILIERS
L'inboard électrique
Il va de soi que les moteurs électriques présentés plus haut sont adaptables aux voiliers, dès lors que la réserve d'électricité à bord (et donc sa production) est suffisante pour assurer les besoins énergétiques du moteur.
Ce type d'équipement est parfait pour les manoeuvres portuaires, mais oblige à recourir à un gros groupe électrogène en cas de pétole.
Exemple de saildrive Volvo
Saildrive électrique
Petite explication préalable
Un saildrive est un système de transmission marine dont le moteur intérieur est doté d'un arbre de sortie horizontal, qui entraîne un arbre intermédiaire vertical qui passe la coque, avant d'entraîner à son tour un dernier arbre de transmission horizontal le plus souvent monté sur une dérive.
Ces transitions de l'horizontale à la verticale, puis de nouveau à l'horizontale évoque un "Z".
Enfin, la différence entre un "saildrive" et un "Z-drive" est que si le premier est fixe, le second peut tourner sur son axe en azimut.

La gamme de saildrive électriques de Kaena Ces précisions permettent de mieux comprendre l'intérêt de l'usage d'un moteur électrique qui - contrairement au thermique - supporte très bien d'être installé verticalement, ce qui évite un engrenage à 90 ° dans le dispositif de transmission.
Il existe maintenant des gammes de moteurs électrique Saildrive, plus particulièrement adaptés aux voiliers (dans le cadre d'une construction ou d'une rénovation importante).

Ces groupes de propulsion existent en plusieurs versions selon la puissance :

Tableau des moteurs saildrive Kaena
(gamme saildrive électrique proposée par la société Kaena)


L'expérience réussie du "SUN 21"
Le "Sun 21" a validé les connaissances sur la navigation hauturière à l'énergie solaire photovoltaïque, par son expérimentation en conditions réelles.
En effet, du labo à la pratique in situ, dans les conditions qui sont le quotidien de nos croisières, il y a souvent un monde !
7000 miles marins couverts sans aucune goutte de carburant, en utilisant uniquement l’énergie rayonnée par le soleil, témoignent de la réalité du potentiel de cette option puisque pendant sa traversée de l’Atlantique – du port espagnol de Chipiona jusqu’à la Martinique – le SUN 21 a produit environ 2000 kWh d’origine photovoltaïque.
La moitié de l’énergie absorbée durant la journée par les cellules solaires est emmagasinée dans des batteries, ce qui permet au bateau de continuer à naviguer pendant la nuit.
Bien évidemment, lorsque le ciel reste longtemps nuageux, la vitesse s’en trouve réduite.

Catamaran électro-solaire SUN21


L’Aquabus C60
Il s'agit d'un catamaran à deux flotteurs en polyester reliés par une plateforme en aluminium et en bois, prévu pour naviguer à une vitesse maximale de 9 nœuds (environ 16,5 km/h) pour une vitesse moyenne de 5 à 6 nœuds (10 - 12 km/h).
La version hauturière fait 14 m de long sur 6,6 m de large et peut accueillir 5 à 6 personnes, ainsi que toutes les installations nécessaires leur permettant d'y séjourner pendant plusieurs semaines.
Dans les ports ou les points de mouillage, plusieurs dizaines de visiteurs ont pu monter à bord du navire pour le découvrir et faire de petites excursions.
Dans l’un des deux flotteurs hébergeant les cabines est également placée la cambuse, tandis que dans l'autre se trouvent les installations sanitaires.
Entre les deux flotteurs s’étend un grand pont couvert par les panneaux solaires.

Fiche technique
- 6 couchettes, plusieurs dizaines de places pour des visites et des trajets courts.
- Dimensions : longueur 14 m, largeur 6,6 m
- Tirant d’eau : 1 m maximum à pleine charge,
- Poids : environ 12 tonnes,
- Propulsion : 2 moteurs électriques à courant continu de 8 kW,
- Batteries : accumulateurs au plomb de 520 Ah/ C5, 48 V, répartis dans chaque flotteur.
- Générateur photovoltaïque : Panneaux 2 x 5 kW, couvrant une surface de 65 m2.

Le bateau a été construit par l’entreprise MW-Line d’Yverdon, dans le canton de Vaud.


L'expérience marine mitigée du "PlanetSolar"
Le "Tûranor PlanetSolar" est un autre exemple de la mise en application des énergies renouvelables utilisées pour la navigation maritime hauturière.
Ce catamaran solaire utilise des éléments disponibles sur le marché (en dehors de tout prototype), l'intention étant de démontrer que par un usage innovant de matériaux et de technologies existants, des performances peuvent être réalisées aujourd'hui.

Fiche technique
Longueur : 31 mètres,
Largeur : 15 m,
Poids : 95 tonnes,
Moteurs : 4 moteurs électriques (2 par arbre de transmission) fournissant une puissance absorbée pouvant atteindre 120 kW (efficience énergétique annoncée de plus de 90 %), consommation moyenne 20 kW (26,8 CV)
Hélices : 2 hélices en carbone qui présentent la particularité de tourner en sens inverse (diamètre d'environ 2 mètres, ce qui est le double du diamètre habituel équipant un bateau de cette taille),
Photovoltaïque : 537 m2 de panneaux solaires constitués de 825 modules avec 38.000 cellules SunPower Corporation (San José, Californie) ayant un rendement moyen de 22 %,
Batteries : 2 x 12 batteries (648 cellules Lithium-Ions de l'entreprise allemande GAIA à Nordhausen)
Equipage : 6 personnes,
Initiateur du projet : le Neuchâtelois Raphaël Domjan,
Constructeur : chantier naval «Knierim Yachtbau» de Kiel,
Conception hélices : bureau suisse d'ingénieurs drivetek AG (Ipsach / Bienne),
Architecte : le Néo-Zélandais Craig Loomes,
Propriétaire : l'allemand Immo Ströher,

Catamaran électro-solaire PlanetSolar

Parti de Monaco le 27 septembre 2010, le "Turanor" devait réaliser un tour du monde par étape en 160 jours uniquement avec l'énergie photovoltaïque fournie par le soleil (pour les moqueurs de service au sujet de cette précision, rappelons que le vent est également de l'énergie solaire dérivée...)
Le défi est de taille, car il s'agit de déplacer 95 tonnes sur un très long périple en hauturier.
Malheureusement, semble-t-il, les 2,1 noeuds de moyenne (malgré des courants et des vents favorables le plus souvent), sont très en dessous des prévisions optimistes des concepteurs du PlanetSolar.
Le navire expérimental est handicapé par son poids trop important alors même que sa coque est composé de fibres de carbone.
Il utilise une puissance moyenne de 18 kW pour une vitesse de 4 noeuds.

En conclusion, PlanetSolar est une expérience enrichissante, mais qui n'a pas tenu ses promesses...

Comparaison
Le SUN21 avait une vitesse moyenne était de 3,5 noeuds pour une puissance moyenne de 1,35 kW.
Les calculs de coût énergétiques / masse de déplacement des navires parlent d'eux-mêmes :
PlanetSolar : 0,19 kW/ tonne
SUN21 : 0,11 kW/ tonne.


Les bateaux électriques alimentés uniquement par un groupe thermique...
Un concept spécial !

Chaque Nautic voit fleurir son lot de nouveaux modèles de bateaux électriques et c'est tant mieux.
Cependant, une mode est en train de s'amplifier : celle d'équiper les bateaux de plaisance de moteurs électriques alimentés par un groupe électrogène thermique.

Les PODs utilisés sur la marine marchande Autant cette solution peut avoir une logique sur de gros bâtiments à usage cabotier, pour lesquels l'adjonction de "Pods" (*), facilite les manoeuvres fréquentes, tout en permettant un gain de place "rentable" dans les cales, autant on ne peut que se poser des questions sur l'intérêt économique et écologique de ce choix en plaisance.

(*) Un "pod" est un propulseur externe caréné à une ou 2 hélices, équipé d'un moteur électrique ; il peut pivoter sur un axe central, ce qui rend de grands services sur les gros bâtiments pour les manoeuvres portuaires.

Rendement d'un groupe électrogène
Les groupes électrogènes marine diesel La puissance électrique délivrée par un générateur thermique dépend du rendement du moteur (75 à 80 % au maximum) diminuée de celui de l'alternateur qui lui est couplé.

En général, les constructeurs indiquent ces éléments d'évaluation du rapport puissance / rendement :
- 1 CV de puissance du moteur = puissance du groupe électrogène maximale de 0,5 kVA (50 %)
- 1 kW de puissance du moteur = puissance du groupe électrogène maximale de 0,65 kVA (65 %).

manque à gagner écononomique
- D'abord, à périmètre comparable, le surcoût d'investissement va de 20.000 à 100.000 € (batteries comprises) par rapport à une propulsion thermique directe.
- Ensuite, la consommation ne peut être diminuée que si le rendement final du groupe de propulsion avant hélice est plus intéressant :
Propulsion thermique directe
elle est égale au rendement du moteur au villebrequin diminué de la perte à l'inverseur (plutôt minime).

Propulsion électrique d'origine thermique
En ce cas le rendement à l'arbre sera celui au villebrequin du groupe électrogène, diminué de celui de l'alternateur, diminué de celui de la platine d'asservissement (chauffe importante), diminué des pertes dans les câbles (intensité très importante en courant continu, ou obligation de passer par un énorme onduleur générant ses propres pertes), diminué du rendement propre au(x) moteur(s) électrique(s) qui n'est que de 70 à 88 % pour un modèle à courant continu (voir pourquoi plus haut sur cette page).

Cette approche de rendement établie sur un emploi immédiat de l'électricité produite ne prend pas en compte le passage intermédiaire par un pack de batteries, induisant bien entendu une restitution partielle de l'énergie injectée...

Par ailleurs, le gain de poids (batteries traction comprises) ne fait pas vraiment la différence qui permettrait d'envisager un déplacement d'eau poussée moins important pour aboutir à une moindre consommation.

Mieux-disant écologique ?
Comment parler de chaîne de propulsion plus écologique puisque il y a toujours un moteur thermique (celui de la génératrice), utilisant au final pas moins de carburant d'origine fossile, et rejetant dans l'air des imbrûlés et autres gaz NOx !
Les seuls points sur lesquels on puisse accorder une amélioration :
- moins de bruits occasionnés par la propulsion, les groupes électrogènes installés à bord pouvant étre particulièrement bien insonorisés,
- moins de vibrations induites, le groupe électrogène n'étant pas forcément solidaire de la structure du bateau.

Quelques exemples
Le chantier CNTI travaillant dans le domaine de la construction navale aluminium présente le Dragon's 39, un trawler en aluminium dessiné par l’architecte Tanguy Le Bihan.
La propulsion est assurée par un moteur électrique, mais avec une alimentation fournie par un groupe électrogène.
Il est annoncé permettre des déplacements à 7 à 8 noeuds pour une consommation de 4/5 litres par heure.
Ses promoteurs le présentent comme "un bateau innovant pour une pratique alternative de la plaisance alliant confort et espace".
Où est le gain en espace puisque l'ensemble moteur électrique avec sa platine de régulation et le groupe électrogène (minimum 10 kW) occupe forcément plus de place que son équivalent thermique ?

Conclusion
Si les moteurs électriques in bord à usage marine de plaisance offrent effectivement maintenant des puissances équivalentes à leur homologues thermiques, deux choix se présentent :
- usage pour des navigations limitées en temps (celui de la capacité des batteries) avec recharge à quai - sauf à déployer une surface phénoménale de capteurs photovoltaïques ; la démocratisation des batteries de puissance au lithium va dans ce sens, et la nouvelle génération attendue de celles au graphène ouvre un champ d'application étendu.
- montage électro-solaire avec panneaux PV + batteries tampon et relais par un groupe électrogène conséquent.

Le point de vue du constructeur
"...Je tiens à préciser, concernant notre choix de propulsion, que le groupe électrogène ne tourne pas en permanence. En moyenne, en mer à 7 noeuds, alternance de 3 heures sur batteries, 3 heures sur groupe.
Sur les canaux, où la vitesse est limitée à 5 km/h le plus souvent, sans courant, le groupe ne devrait tourner qu'une heure par jour. Le gain en confort auditif est très appréciable.
Notre trawler est en aluminium : la transmission des vibrations d'un moteur thermique sur la coque est importante.
Ce bateau étant conçu pour des voyages de plusieurs mois, la présence d'un groupe électrogène s'impose de toute façon.
Vous parlez d'une perte de place générée par le groupe, mais de toute façon, la salle machine ne serait pas exploitable en partie "habitable" puisque située sous le carré.
Enfin, le surcoût n'est pas de 100 000 € mais de 20 000 €, aucun entretien du moteur électrique Leroy Somer (moteur industriel éprouvé depuis très longtemps).
Je partage votre avis sur la consommation de carburant qui en découle, mais il faut bien attendre l'évolution de la pile à combustible et, surtout, de la fourniture d'hydrogène pour remplacer le groupe.
J'ai lu vos articles avec intérêt et vous suivrai sur Facebook.
Très cordialement
,
Marie-Pierre PERELLO (CNTI).


Le PROJET HYMAR
HyMar (Hybrid Marine Systems) est un projet de collaboration et de recherche financé par l’Europe (programme "EU’s Seventh Framework Research"), ayant pour but le développement d’une plateforme de conception commune pour les systèmes de propulsion électrique marine de bateaux allant jusqu’à 24 m.
Actuellement, le problème majeur de cette industrie est qu’il n’y aucune homogénéité. Les constructeurs de bateaux ont un large choix de systèmes, batteries et contrôleurs totalement incompatibles, avec des installations beaucoup plus efficaces que d’autres.

En réunissant les fabricants leader de la marine ayant une réputation sérieuse, HyMar vise à développer une gamme de systèmes hybrides avec un principe de conception commun.
Mastervolt, spécialiste des systèmes d’énergie autonomes, travaillait en collaboration avec d’autres sociétés (Bosch Engineering, Steyr Diesel et Bruntons Propellers...) afin de créer des équipements conformes à cette filière, quel que soit le fournisseur.

La finalité de cette collaboration sera une architecture "systèmes ouverts" qui devrait permettre d’obtenir non seulement une propulsion électrique efficace, mais également une propulsion hybride accessible au plus grand nombre.

HyMar coordonne le projet complet, depuis les batteries jusqu’aux propulseurs, certains développements technologiques très prometteurs sont attendus.

Alors que la plateforme hybride sera basée sur du 144 V DC, les autres systèmes d'un bateau requièrent des tensions différentes. Les besoins en gestion de demandes de puissance doivent aboutir à une nouvelle gamme d’appareils de conversion d’énergie pouvant gérer ces besoins avec un perte minimum d’intensité.
Plusieurs compagnies, développent des groupes générateurs multifonctions qui ouvrent la filière des propulsions hybrides.
Contact
Hymar.org


La FILIERE ISSUE de l'AUTOMOBILE
CARWATT, une jeune startup créée par Fabien Berger et Gérard Feldzer s'est donnée pour objet de reconvertir des véhicules utilitaires diesel en électrique.
Là où c'est encore plus intéressant, c'est qu'ils utilisent des batteries lithium reconditionnées provenant des parcs de voitures électriques du groupe Renault.
On peut tout à fait imaginer d'adopter cette démarche pour nos bateaux.

Contact
48, rue René Clair
PARIS - XVIIIéme
Mail : contact@carwatt.net
Site : www.carwatt.net
Tel : 01 40 70 05 46


COMPLEMENT au PHOTOVOLTAIQUE
Les éoliennes marines

Le marché propose actuellement de petites éoliennes (entre 400 W et 1 kW), qui assurent un petit complément à un dispositif photovoltaïque à l'arrêt, si les conditions le permettent et en navigation par le simple déplacement du navire pour les moins puissantes (selon leur emplacement, et les conditions aérologiques...)
Attention, on ne peut envisager cette recharge électrique que pour des batteries de servitude...

Pour de la traction, la meilleure utilisation du vent reste les voiles ou les kite.

Eolienne marine pour les batteries de servitude
Modèle courant d'éolienne marine à 6 pales


Les voiliers électriques à hélice régénératrice
L'idée est d'avoir un moteur électrique, quasiment autonome en énergie en combinant plusieurs ressources naturelles de charge.
Certaines sont classiques : mini-éolienne, panneaux photovoltaïques...
L'innovation consiste à utiliser une nouvelle génération d'hélice fixe (EWOL) au profil particulier, assurant une production électrique de 280 W à 7 nœuds de vitesse carène.
Cet astucieux assemblage est dû à la société française Naviwatt, spécialisée dans la production de bateaux à propulsion électrique, en collaboration avec WM Energie, EcoWays et les hélices EWOL.
Le résultat semble satisfaisant puisqu'il assure au voilier test une bonne poussée avant / arrière, une trainée limitée à la voile, alors qu'il recharge les batteries pendant la marche sous voile.
A noter la performance de l’hélice.
L’adoption d’un pied type S-Drive en lieu d’une ligne d’arbre, pourra sans doute améliorer encore les choses.

Plusieurs autres sociétés dont Oceanvolt (société Finlandaise), proposent ce type de solutions.


Association Francaise pour le Bateau Electrique (AFBE)
Ne s'intéresse malheureusement qu'aux projets professionnels, pour l'instant.
Xavier de Montgros
112 quater, rue Marcadet
75018 - Paris
Tel : 06 72 99 16 84
Site : www.bateau-electrique.com


Forum
Je trouve votre site super intéressant. BRAVO !
Je suis propriétaire d’un vieux patrouilleur fluvial de 1928. Je m’efforce de le conserver en bon état, au plus près de ses origines. Il a une histoire intéressante... Malheureusement côté moteur, celui qui est actuellement dessus (Perkins 87 CV de 1960 environ) commence à montrer des signes de vieillesse. N’ayant pas un budget hors limite, je suis en train d’étudier son futur remplacement. A l’origine ce bateau avait un moteur Güldner 6 cylindres. Mais il est hors question de retrouver cette antiquité. Je me disais que pourquoi ne pas évoluer vers de l’électrique. Si j’ai bien compris il me faudrait un moteur de 40 KW. Cependant étant donné que je navigue en rivière, fleuves et canaux, il n’y a pas toujours de quoi recharger. Alors je me demandais pourquoi pas un diesel électrique (groupe qui s’enclencherait automatiquement au besoin, pour recharger des batteries).

C.M (bateau Spicy)

Nous sommes une association sévrienne disposant d’un chantier naval…
Nous avons restauré de nombreux bateaux depuis une quinzaine d’années (voiliers, runabout, bateaux à vapeur) le plus souvent des bateaux du patrimoine (L’ANTIQUE, LA VIGIE, etc.)
Nous avons un nouveau projet de rénovation d’un motor sailor en bois.
C’est un bateau du patrimoine construit en Norvège en 1938. Il a sauvé de nombreuses personnes pendant la guerre, puis a été utilisé par la NAVY avant d’être transformé en bateau d’agrément par un propriétaire anglais. Il a été francisé en 1977 et appartient à l’actuel propriétaire depuis une trentaine d’années.
Il est actuellement motorisé par un YANMAR de 50 cv avec un dispositif classique de transmission par arbre et hélice.
Nous souhaiterions profiter d’une rénovation lourde en chantier qui va s’étaler sur 2 ans au moins pour changer ce dispositif au profit d’une propulsion électrique. Ceci nous permettrait de réorganiser certains volumes et de mieux répartir les masses dans le bateau, sans compter les nombreux avantages d’une propulsion propre et sans nuisances. Reste le problème de l’autonomie… Merci de revenir vers moi pour me dire s’il est réaliste d’envisager cette démarche et si oui quelles seraient les solutions techniques disponibles et les budgets ?

JP.R

J'ai vu qu'il existe des POD pour remplacer les moteurs thermiques.
Avec une puissance Max de 9 kW par POD (2 sur un catamaran), et pour ne pas embarquer trop de batterie, l'idéal serait d'être autonome électriquement comme c'est aujourd'hui le cas pour des habitations isolées (éolien et solaire d'appoint).
Je pense donc qu'une éolienne à axe vertical (une ou plusieurs), pourrait (ent) produire suffisamment pour les deux moteurs et tous les équipements de confort du catamaran.
Le fait d'avancer générant déjà un vent, la puissance de batterie serait donc minimale (par vent arrière, la navigation se faisant sous voile)
Quelle documentation pourriez vous me conseiller pour concevoir et installer un tel système ?
Existe-t-il un chantier de plaisance spécialisé dans ce domaine (circuit complet production/propulsion) ?

Marc T.

Réponse
Votre demande aborde plusieurs points sur lesquels nous allons tenter de vous donner notre avis de la manière la plus claire :
- Les PODs sont basés sur une technologie qui ne nous semble pas forcément la mieux adaptée à la marine à voile de petit gabarit, en ce sens où ils opposent une résistance à l'avancement non négligeable ; bien entendu, sur le papier, on peut imaginer un POD à hélice bec de canard, pour limiter un peu ce freinage, ou au contraire un POD hydrolienne pouvant passer en mode générateur électrique sous voiles.
- l'idée de vos éoliennes à axe vertical n'est pas mauvaise théoriquement en ce sens où elles sont plus silencieuses, moins génératrices de vibrations, et surtout capable de faire leur beurre de toutes turbulences, contrairement aux modèles à axe horizontal.
A notre connaissance, sauf sur le prototype sur lequel elles remplaçaient les voiles (mais qui n'a pas été généralisé à la plaisance, ce qui semble indiquer qu'il n'était pas si adapté que prévu), cela pose un problème de place perdue tout autant que de sécurité à cause de la prise au vent non maîtrisée.
Nous en revenons donc à une solution hybride améliorée :
- Panneaux photovoltaïques dernière génération (back-contact) offrant un important rendement, et facile à mettre en oeuvre.
- Hydrolienne (2 pour un cata) réversibles (propulsion /générateur électrique) et relevables, permettant à la fois une recharge sous voile et au mouillage ; ce type d'équipement commence à être au point tout en bénéficiant d'expérimentation avec succès dans de nombreuses courses au large.
En prenant le temps de consultation nécessaire de notre site vous satisferez votre demande de documentation sur ces points, puisque plusieurs dossiers les abordent.
Enfin d'une façon plus générale, lorsque vous faites la comparaison entre un cata et une maison en terme d'autonomie électrique, vous oubliez qu'une maison n'a pas besoin d'être déplacée et qu'il ne faut pas minimiser la quantité d'électricité que ce poste mobilise.
Quant aux conseils sur des chantiers compétents, nous continuons de nous garder de nous lancer dans ce type d'exercice périlleux.


J'ai vu sur un forum nautique un gars qui se présentait comme ingénieur (belge me semble-t-il) qui voulait construire un bateau en l'équipant d'un moteur électrique, alimenté par un groupe électrogène pour s'affranchir de l'installation de panneaux solaires et du parc de batteries qui va avec. Qu'en pensez-vous ?
Gégé

Réponse
Comment un ingénieur, fût-il belge, peut-il envisager qu'en mettant en cascade 2 moteurs (l'un alimentant l'autre à travers un générateur) on obtiendra un meilleur rendement qu'avec un seul ?
Ceci dit, un générateur thermique venant au secours (ou en complément) d'un système électrique combinant recharge à quai de batteries de traction + appoint photovoltaïque, nous semble déjà plus intéressant.


Je viens de parcourir votre site Internet et prendre connaissance de vos travaux sur la propulsion électrique des bateaux.
En effet, je me retrouve actuellement dans le nord du Congo Brazzaville, plus précisément à Betou en plein bassin du Congo (grande forêt équatoriale). Et dans cette zone enclavée, le fleuve Oubangui (en amont) et le fleuve Congo (en aval) sont les principales voies de communication dans la zone limitrophe Congo Brazzaville, République Démocratique du Congo et la République Centrafricaine. Sur cette zone, il y a une multitude de moyens nautiques qui y circulent, et ceux-ci utilisent les moteurs à essence et diesel qui occasionnent la pollution de la flore.
Je vous assure que c’est avec un grand plaisir que je viens de découvrir vos travaux car depuis plus d’un an que je suis à la recherche des solutions sur la mise en place d’une possibilité de propulsion électrique des moyens nautiques circulant sur plus 1000 km allant du fleuve Oubangui (en amont) au fleuve Congo (en aval), sans compter les différentes affluents qui se jettent sur ces deux grands fleuves.
Je confirme également avec assurance que votre solution électrique paraît la mieux adaptée dans dans cette zone.

U.V K

C’est avec beaucoup d’intérêt que j’ai parcouru votre site très bien documenté et plein d’informations très utiles.
Je voudrais cependant mieux comprendre pourquoi vous faites l’éloge de la propulsion hybride et êtes si négatif à l’encontre de la propulsion diesel électrique et particulièrement du type choisi par CNTI.
Autant pour moi l’hybride est une évidence dans le domaine de l’automobile ou l’on peut récupérer une quantité d’énergie importante lors des décélérations, autant dans le domaine de la navigation de plaisance son avantage par rapport à d’autres solutions me paraît plus minime, son principal avantage étant que la puissance du moteur thermique est disponible à tout moment directement sur l’arbre d’hélice. Mais en dehors de cet avantage majeur évident, je ne suis pas sûr que la propulsion hybride d’un bateau de plaisance soit beaucoup plus efficace d’un point de vue énergétique que le concept diesel électrique.
- En mode thermique, la puissance du moteur hybride est en partie utilisée pour entraîner la génératrice et produire du courant qui sera stocké dans les batteries du bord. L’efficacité de cette génératrice dépend du régime moteur et de la qualité de la chaine cinématique. Dans ce mode, le moteur hybride présente les mêmes inconvénients que le diesel classique pour ce qui est du bruit et des vibrations engendrées. En mode électrique on prélève le courant des batteries avec l’efficacité que l’on sait et il faut tenir compte des éventuelles pertes mécaniques au niveau de l’accouplement avec le moteur thermique. Je ne crois pas que le mode thermique+électrique simultané soit utilisé sur les bateaux de plaisance comme il l’est sur certains 4 X 4 d’une marque Japonaise de luxe (accélération maximum garantie).
- En concept diesel électrique, le générateur tourne à vitesse constante. Sa taille est optimisée en fonction du programme défini. Son efficacité en terme de production électrique est maximisée. Il est isolé en cocon et peut être placé là ou son bruit sera le moins génant pour l’équipage. Suivant le cas il peut alimenter directement le moteur électrique (navires de fort tonnage) ou recharger le parc de batteries.
- D’un autre côté je suis parfaitement d’accord avec vous pour dire que la propulsion diesel électrique ne sera jamais une solution intéressante pour un voilier pour lequel le meilleur mode de propulsion restera … la voile, le moteur étant par définition auxiliaire.
Mais prenons un trawler ou une vedette mixte mer/rivière, par exemple une coque à déplacement de 37 à 45’ (11 à 13,5 m) faisant des étapes entre disons 10 et 50 miles avec quelques traversées par an de 100 à 500 miles (je pense que le Dragon 39 de CNTI que vous citez en exemple rentre plus ou moins dans cette catégorie).
Le propriétaire d’un tel bateau navigue car il aime être sur l’eau et découvrir du pays par la mer ou les voies navigables. Le confort et le fait de pouvoir apprécier pleinement la vie à bord sont des critères fondamentaux. La vitesse n’est pas une fin en soi (un bateau rapide est rarement confortable à la mer et sur les voies navigables la vitesse est le plus souvent limitée). L’efficacité énergétique et l’écologie ne sont souvent que des prétextes commerciaux pour donner bonne conscience aux acheteurs (sinon comment expliquer la sur-motorisation de la plupart des bateaux à moteur de série vendus par ex : 2 X 200 cv pour un bateau de série de 42’).
Quand on navigue toute la journée au moteur le bruit et les vibrations deviennent vite un inconvénient majeur. Pouvoir se passer du moteur thermique pendant quelques heures est toujours une bénédiction (applicable à l’hybride comme au diesel électrique) Un système diesel électrique bien conçu est très silencieux et génère beaucoup moins de vibration (même si la différence est moindre sur les bateaux de plaisance utilisant des diesel 4 temps rapides par rapport aux navires de plus fort tonnage utilisant des diesels lents à 2 temps). Le groupe opère à régime constant et peut être bien plus efficacement isolé acoustiquement qu’un moteur thermique en ligne d’arbre (isolation en cocon non solidaire de la coque et emplacement aussi éloigné que possible du lieu de vie).
Nos bateaux sont aussi un espace très restreint ; pouvoir les emménager de façon optimum en s’affranchissant du traditionnel alignement hélice-arbre-moteur diesel peut permettre de gagner de l’espace de vie ou du moins de pouvoir l’agencer différemment. Ceci est à mon sens tout aussi important que l’espace commercial gagné sur un navire marchand.
Ce type de bateau (comme la plupart des bateaux de plaisance) passe un temps considérable au port ou au mouillage souvent avec une consommation d’énergie faible ou inexistante. (par exemple quand l’équipage n’est pas à bord). Eoliennes, panneaux photovoltaïques, prise de quai vont permettre de recharger les batteries du bord suffisamment pour assurer la propulsion électrique du bateau pendant tout ou partie de l’étape suivante. Et rien n’empêche, pour des traversées plus longues de faire aussi appel à un cerf volant. Même si ces paramètres n’influence pas directement l’efficacité énergétique du système de propulsion, ils vont permettre de diminuer le nombre d’heure d’utilisation du générateur au cours de la croisière, diminuer la facture de carburant et augmenter l’agrément.
Je pense donc que pour ce type programme le concept diesel électrique + énergie renouvelable ou non d’appoint (solaire élolienne, prise de quai) peut être une solution intéressante dont le bilan énergétique pourrait être similaire ou supérieure à la propulsion hybride et au même au diesel classique le tout dans un plus grand confort à l’utilisation
.
D. L R
Réponse
Reportez-vous attentivement à notre dossier, nous ne faisons l'éloge de rien : nous inventorions seulement des pistes dont certaines nous semblent un peu moins mauvaises que d'autres...
Contrairement à ceux qui restent dans la pure théorie, nous avons expérimenté ou suivi de près des réalisations différentes en ce domaine.
Il en ressort que :
- Un électro-générateur thermique, ne peut être qu'une solution de dépannage (lire à cet effet le récent livre de Dominique Renouf - entre autre).
- Un électro générateur thermique alimentant un moteur électrique (système diesel électrique) ne peut avoir au final un meilleur rendement qu'un thermique bien étudié. S'il est utilisé en source d'énergie principale de propulsion, ce n'est ni malin, ni écologique. Les éventuels gains de place, de bruit et de vibrations ne nous semblent pas des éléments suffisamment déterminants pour l'adopter.
- le passage de l'électricité par les batteries, est forcément l'occasion d'une perte - il est vrai - mais les dernières générations que l'on trouve sur les voitures électriques (pour reprendre votre comparaison) associées à une gestion intelligente de la charge, améliorent sérieusement les choses.
Nous guettons avec impatience la marinisation de l'ensemble cinématique électrique dont sont dotées les Nissan Leaf, par exemple (110 CV), sur une vedette...
- En attendant, l'intérêt de l'hybride débrayable offre la sécurité d'avoir 2 moteurs autonomes ; en cas de panne de l'un d'eux, cela reste un atout en mer lorsqu'on n'est pas équipé de voile.


Je suis étudiant en 1ère année d’IUT à Toulouse et j’ai comme projet de fabriquer un bateau qui se déplacerait par une énergie stockée mécaniquement (pneumatique, ressort, élastique, eau sous pression, etc).
En faisant mes recherches je suis tombé sur votre site et je me demandais si vous n’auriez pas des conseils à me fournir ou bien des idées.

T.G


Autres liens connexes
- Exemples de bateaux électriques
- Les batteries marines
- Hélices et propulsion


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