Dans notre ère moderne, l’électricité est devenue essentielle à de nombreuses fonctions à bord des bateaux. Que ce soit pour alimenter les systèmes de navigation, les appareils électroniques, l’éclairage, ou encore les systèmes de confort, une source d’énergie fiable est indispensable pour assurer une expérience de navigation agréable et autonome. Cependant, avec les avancées technologiques et les préoccupations croissantes en matière d’efficacité énergétique et de durabilité, il est essentiel de comprendre les différentes options de production, de stockage et de gestion de l’électricité à bord des bateaux.
L'importance d'un bilan énergétique précis
Un bateau a besoin d'une source d'énergie fiable pour faire fonctionner les équipements de bord et garantir le confort comme la sécurité. À bord, vous êtes autonome dans la gestion de votre électricité. Il existe plusieurs moyens de production, plus ou moins propres, qu'il faut adapter et équilibrer selon votre consommation réelle. Avant de choisir un système de production, la première question à se poser est : combien est-ce que je consomme ?
En moyenne, un équipement complet comprenant réfrigérateur, pilote automatique et électronique de bord représente une consommation d'environ 240 Ah/jour. Faire un budget électrique demande de comprendre les concepts de Watt, de Wattheure et d’ampère-heure. Le Watt est une mesure de puissance, tandis que le Wattheure est une unité d’énergie qui calcule la quantité de Watt requis pour faire fonctionner un appareil pendant une durée donnée. Sur les bateaux, la notion d’énergie est souvent exprimée en termes d’Ampère-heure (Ah). Comme le standard des bateaux est de 12 volts, un ampère-heure correspond à un wattheure divisé par 12.
La démarche d’identification des besoins par appareil est relativement facile à faire avec un tableur. Il faut lister l'ensemble des systèmes électriques à bord. C’est une bonne idée de se concentrer sur les appareils qui consomment beaucoup d’énergie : frigidaire, watermaker, air climatisé, guindeau, radar, ordinateurs personnels, chaîne stéréo, télévision et système de cuisson électrique. Il faut faire un bilan réel de ces appareils embarqués en fouillant leurs manuels techniques et en prenant plus de temps à estimer leur temps d’usage. Une fois que les besoins prospectifs, la capacité de stockage et la capacité de production sont établis, c’est le temps des bilans. Les besoins dépassent-ils la capacité de stockage ? Dépassent-ils la capacité de production journalière ? Si la réponse est oui à l’une des deux questions, il faut soit augmenter la capacité de stockage, soit augmenter la capacité de production, soit revoir ses ambitions en terme de gadgets électriques.
Les sources de production d'énergie : alternatives et compléments
Lorsqu’il faut produire de l’électricité à bord d’un bateau, il existe plusieurs options à considérer. Le moteur est le système de production le plus classique. Son principal avantage est sa capacité de production importante : entre 50 et 90 A pour les modèles courants, jusqu'à 200 A pour les modèles haute puissance. Mais sur un voilier, cela implique des heures de marche moteur - avec une hausse de la consommation de carburant. L’alternateur du moteur principal peut également être utilisé pour produire de l’électricité pendant que vous naviguez, mais il présente l’inconvénient de nécessiter le fonctionnement du moteur diesel.
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L’énergie solaire : technologie en progression
C’est aujourd'hui la technologie qui évolue le plus rapidement. Totalement silencieux, sans entretien, son coût baisse régulièrement. La production atteint environ 60 Ah/jour pour un panneau de 200 W dans de bonnes conditions. Les panneaux solaires sont constitués de modules photovoltaïques composés de cellules en silicium qui captent l’énergie solaire et la transforment en électricité. Ils peuvent être installés sur le roof du bateau, mais il existe aussi des panneaux souples pouvant se fixer sur les bômes ou les tauds. La production dépend de l’ensoleillement et devient nulle la nuit.
L’éolienne marine
Une éolienne peut produire environ 50 Ah/jour à 25-30 nœuds, mais son rendement est entièrement tributaire du vent. Elle ajoute du fardage, surtout positionnée en hauteur. Aux allures portantes, le vent apparent diminue et réduit sa production. Les éoliennes marines sont spécialement conçues pour résister aux conditions maritimes et sont souvent installées au sommet d’un mât vertical. En complément des panneaux solaires, les éoliennes ne fonctionnent qu’en cas de présence de vent, même modéré, avec l’avantage de pouvoir tourner la nuit.
L’hydrogénérateur pour le grand large
Un hydrogénérateur peut produire environ 175 Ah/jour lors de longues traversées à la voile. Il utilise un générateur hydrodynamique immergé dans l’eau, entraîné par la vitesse du bateau. Cette solution est silencieuse et offre une production d’énergie régulière. Cependant, elle peut entraîner une légère traînée lors de la navigation. La production dépend donc directement de la vitesse du bateau : plus celui-ci filera vite, meilleure sera la production. C’est une solution particulièrement adaptée pour les navigateurs à la voile parcourant de grandes distances.
Piles à combustible et groupes électrogènes
Silencieuse et ne rejetant pratiquement que de l’eau, la pile à combustible est une alternative intéressante au groupe électrogène. En pratique, il s'agit de piles à hydrogène extrait du méthanol. Son coût d’utilisation reste élevé. À l’inverse, les groupes électrogènes sont des génératrices entraînées par un moteur diesel permettant de produire du courant alternatif de forte intensité. Bien que présentant l’inconvénient d’être polluants, bruyants, encombrants et gourmands en carburant, ils sont une solution fiable en cas de forte demande en électricité ou de longues périodes sans vent ou soleil.
Le stockage : l’enjeu des batteries de servitude
Une fois que l’électricité est produite, il est essentiel de disposer d’un système de stockage fiable pour conserver cette énergie. Les batteries de servitude jouent un rôle essentiel dans le stockage de l’électricité à bord. Il existe différents types de batteries, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients.
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Les batteries au plomb, historiquement les plus répandues, offrent une capacité énergétique correcte mais nécessitent un entretien régulier. Les batteries AGM, dont l’électrolyte est absorbé dans une matrice en verre, sont étanches et ne nécessitent aucun entretien. Les batteries gel, avec leur électrolyte figé, sont encore plus étanches et résistantes aux températures extrêmes.
La technologie lithium-ion (LiFePO4) offre le meilleur rapport puissance/volume/poids. Les batteries lithium peuvent être déchargées jusqu’à 80-90% sans endommager la batterie, offrant une capacité utilisable beaucoup plus grande. Elles permettent de libérer de l’espace précieux et de réduire le poids total embarqué. Bien que les batteries lithium aient un coût d’achat initial plus élevé, leur durée de vie plus longue et leur plus grand nombre de cycles de charge font qu’elles sont plus économiques à long terme. Elles sont aussi dotées de systèmes de gestion intelligents (BMS) qui protègent contre la surcharge et la surchauffe.
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