La préparation énergétique pour la Transquadra

 Le projet : la préparation énergétique pour la Transquadra

Jean-Luc Bizien-Jaglin est passé par un historique partenaire malouin de Seatronic, Malo Elec, pour l’élaboration d’un système énergétique cohérent à bord de son Sun Fast 3200, dans le cadre de son projet de participation à la Transquadra 2008/2009.

Durant une course transatlantique, la bonne gestion de l’énergie est primordiale pour naviguer de façon efficace et dans de bonnes conditions de sécurité. En l’absence d’éléments de confort à bord, le consommateur d’énergie le plus important est sans conteste le pilote (75% de l’énergie), le reste étant consommé par l’électronique (incluant le PC du bord). La production d’énergie sera quant à elle assurée en majorité (deux tiers) par des panneaux solaires orientables, le reste étant fourni en utilisant de façon optimisée l’alternateur (mise en place d’un chargeur d’alternateur).

  Principaux consommateurs d’électricité à bord du bateau:

En l’absence d’éléments de confort à bord, l’électronique représente 95% de la consommation, le pilote représente quant à lui 74% de la consommation quotidienne. Le reste de la consommation se répartit entre la girouette anémomètre, le pc… Afin de diminuer la consommation des feux de route, des ampoules à leds ont pris la place des lampes à incandescence.
Le tableau ci dessous donne le détail des consommateurs: (puissance, temps d’utilisation et consommation quotidienne)

  Principales sources d’énergie sur le bateau :

Les panneaux solaires fourniront 80% de la consommation d’énergie du bord. Ces panneaux solaires fixés sur le tableau arrière sont orientables sur deux axes, ce qui permet de gagner 30% de rendement par rapport à une installation classique où le panneau est fixe.
Le rendement des panneaux variera en fonction de la période et des étapes:

• • En juillet, à Saint-Nazaire, un panneau de 65 watts orientable fournira en moyenne 31Ah par jour.
  • A Madère, ce panneau fournira 41Ah par jour.

Pour limiter le temps de charge du moteur lors de la recharge des batteries par l’alternateur, un chargeur d’alternateur a été mis en place.
Son fonctionnement est basé sur deux principes:

• Un alternateur donne le maximum de son rendement pour une tension à sa sortie de 12.8 volts.
• L’application d’un cycle de charge en trois phases (le même que celui appliqué par les chargeurs de quai) est la façon la plus efficace de
  recharger le parc de batteries de service.

Le chargeur d’alternateur est donc mis en place entre l’alternateur et le parc de batterie : en entrée (côté alternateur) il simule une batterie déchargée (tension à 12.8 volts) afin que l’alternateur donne le maximum de sa puissance. En interne il dispose d’un amplificateur, afin que la phase de boost (phase où la batterie récupère un maximum d’énergie) dure jusqu’à une tension paramétrable (14.4 volts pour les batteries AGM), une phase d’absorption est ensuite appliquée.

La mise en place du chargeur d’alternateur présente donc deux avantages:

• Recharge rapide en faisant fonctionner l’alternateur à son rendement maximum et en appliquant un cycle de charge en trois phases au parc de batteries de service (recharge jusqu’à 14.4 volts au lieu de 13.8 volts).
• Recharge complète des batteries.

Dans les faits, à 1200 tours par minute, l’alternateur 60A fournit 40A jusqu’à atteindre la phase d’absorption (les batteries sont alors chargées à 90%), le rythme de charge est deux fois plus rapide que sans chargeur d’alternateur. En moyenne, il faudra faire tourner le moteur 30 min pour recharger les batteries.

Tableau détaillant les principales sources d’énergie:

  Choix des batteries et suivi de la consommation :

Pour le choix des batteries, le critère principal sur un bateau de course est le rendement de charge maximale. Lors des recharges depuis l’alternateur, l’intensité est relativement élevée par rapport à la taille du parc (20%). Les batteries supportant le mieux les charges rapides sont les batteries AGM (Absorbed Glass Mat). En effet, les batteries AGM ont la particularité d’avoir des électrodes très rapprochées (séparées par des buvards en fibre de verre) et présentent donc des performances en charge supérieures aux batteries liquides classiques. Les performances en charge des batteries AGM sont aussi meilleures que celles des batteries à électrolyte gélifié, en effet, les électrons circulent mieux dans les batteries AGM où l’élecrolyte est liquide. Dans la pratique, ceci se traduira par un cycle de charge plus efficace (après un même temps de charge, la batterie aura absorbé plus d’énergie qu’une batterie gel ou liquide).

Côté performance en cyclage, les batteries AGM peuvent être déchargées en profondeur (jusque 80% et même complètement si une recharge intervient rapidement). Elles ont donc des performances nettement supérieures aux batteries liquides qui quant à elles ne peuvent pas être déchargées au delà de 50% sous peine de dérérioration irréversible. Pour un bateau de course, ceci est un point important dans la mesure où pour une même capacité utile, il faut deux fois plus de batteries liquides que de batteries AGM pour obtenir la même capacité utile, le gain de poids est donc significatif. A noter que, pour les bateaux de voyage, les batteries gel sont plus adaptées (meilleures performances en cyclage).

Afin de déclencher les recharges au bon moment, il est important d’avoir une bonne visibilité sur l’état de charge du parc de batteries de service. Ceci ne peut pas être fourni par un voltmètre pour deux raisons principales:

• La différence de tension entre une batterie chargée et une batterie chargée à 50% est faible (0.3V). En particulier, il faudrait aussi prendre en compte la température qui a aussi une influence significative (0.3V par dizaine de degrés).
• Pour que la tension soit une mesure représentative de l’énergie restante, il faut que la batterie ait été au repos pendant une période d’au moins 8 heures

Pour avoir  une visibilité précise sur l’état de charge, il faut  mettre en place un gestionnaire de batteries, dans le principe, il compte le courant qui rentre et sort de la batterie pour déterminer l’état de charge. Vous pouvez trouver plus d’information sur le gestionnaire de batteries en cliquant sur ce lien.

Détail du circuit électrique :

Lien utile:

• le gestionnaire de batteries